DE4124206A1

DE4124206A1 - Entwicklervorrichtung mit einem toneraustragkoerper und verfahren zur herstellung des toneraustragkoerpers

Info

Publication number: DE4124206A1
Application number: DE4124206A
Authority: DE
Inventors: Masayuki Nishimura; Hiromu Ono
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1990-07-20
Filing date: 1991-07-20
Publication date: 1992-01-30
Anticipated expiration: 2011-07-21
Also published as: KR920003119A; DE4124206C2; JPH0478881A; FR2664993B1; US5177322A; KR950009567B1; GB9114827D0; GB2247091B; JP2540992B2; GB2247091A; FR2664993A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Entwicklervorrichtung mit einem Toneraustragkörper bzw.- fördereinrichtung, der bewirkt, daß Tonerpartikel an einer Oberfläche haften, auf der ein laten tes elektrostatisches Bild gebildet worden ist (z. B. einer Oberfläche einer lichtempfindlichen Trommel einer elektroni schen Kopiermaschine). Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Toneraustragkörpers.

Beispielsweise in der Veröffentlichung der ungeprüften japa nischen Patentanmeldung Nr. 2 23 769/1986 ist eine Entwickler vorrichtung mit einem Toneraustragkörper dieser Art offen bart. Im folgenden wird die Entwicklervorrichtung unter Bezugnahme auf Fig. 4 bis 7A bis 7C dargestellt.

Wie in Fig. 4 veranschaulicht ist, ist eine Halterungs/Trag welle 01 von einem nicht dargestellten Tragelement gehaltert und getragen und haltert bzw. trägt eine zylin drische Magnetwalze MR₀. Gemäß Fig. 5 weist die Magnetwalze MR₀ eine Anzahl magnetischer Pole auf, die um ihre Außenum fangsfläche nach innen gerichtet angeordnet sind, wobei sich die Pole entlang deren Länge erstrecken. An beiden Endab schnitten der Halterungs/Tragwelle 01 befindet sich ein Paar von drehgehalterten Drehtragelementen 02, 02. Beide Enden eines zylindrischen Toneraustragkörpers 03 sind durch die Drehtragelemente 02, 02 gehaltert und getragen. Die Dreh kraft eines nicht dargestellten Antriebsmotors wird durch Zahnräder bzw. Getriebe auf den Toneraustragkörper 03, die Tragelemente 02 und dergleichen übertragen. Der Toneraus tragkörper 03 weist des weiteren eine elektrisch leitende Innenschicht 03a und eine halbleitende Außenschicht 03b auf. Die Schicht 03a liegt der Magnetwalze MR₀ gegenüber, während ein vorbestimmter Abstand zur Außenumfangsfläche der Magnet walze MR₀ beibehalten wird. Die Schicht 03b befindet sich auf der Außenumfangsfläche der Schicht 03a in laminierter Form. Der Grund dafür, daß die Außenschicht 03b halbleitend ist, liegt darin, daß bei einer elektrischen Leitfähigkeit der Außenschicht 03b zwischen dem Toneraustragkörper 03 und der Oberfläche eines lichtempfindlichen Körpers eine Entla dung herbeigeführt würde, wenn während eines Entwicklungs prozesses zwischen diesen eine Hochspannung angelegt würde. Diese Entladung würde die Entfernung elektrischer Ladungen bewirken, die an der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers erzeugt worden sind. Hierbei würden Defekte, wie weiße Punkte oder Stellen in einem kompakten bzw. dichten schwarzen Abschnitt eines Bildes oder schwarze Stellen in einem abbildungsfreien Abschnitt herbeigeführt.

Fig. 5 ist eine schematische Veranschaulichung einer Ent wicklervorrichtung mit einem Toneraustragkörper 03. Ein Vor ratsbehälter oder Hopper 05, der einen elektrisch isolieren den, aus einer einzigen Komponente bestehenden magnetischen Toner 04 enthält, weist einen Einsatz- bzw. Einbringeinlaß 05a für den Toneraustragkörper auf. Die Oberkante des Ein lasses 05a fällt mit der Kante eines Magnetmessers bzw. einer Abtrenneinrichtung 05b zusammen. Die magnetische Ab trenneinrichtung 05b dient zur Verringerung überschüssiger Partikel des Einkomponentenmagnettoners, so daß die Dicke einer auf der Oberfläche des Toneraustragkörpers 03b gebildeten Tonerschicht konstant gehalten werden kann.

Der Toneraustragkörper 03 ist auf solche Weise eingebaut, daß ein Teil von ihm durch den Vorratsbehälter 05 ausgehend vom Einlaß 05a aufgenommen ist und der Rest vom Vorrats behälter 05 her exponiert bzw. belichtet ist. Die licht empfindliche Körperoberfläche 06a einer lichtempfindlichen Trommel 06 ist so angeordnet, daß sie dem Abschnitt der halbleitenden Außenschicht 03b des Toneraustragkörpers 03 gegenüberliegt, die vom Vorratsbehälter 05 her exponiert ist. Eine elektrisch leitende Schicht 06b im Inneren der lichtempfindlichen Oberfläche 06a ist geerdet, während die elektrisch leitende Innenschicht 03a des Toneraustragkörpers 03 über eine Wechselspannungsversorgung 07 und eine Gleich strom-Spannungsversorgung 08 zur Erzeugung einer Vorspannung geerdet ist, wobei die beiden Spannungsversorgungen in Reihe angeschlossen sind.

Wie in Fig. 6A und 7A veranschaulicht ist, ist eine Vorspan nung der Gleichstrom-Spannungsversorgung 08 auf einen sol chen Wert eingestellt, daß ein Vorspannungspotential V_A an der halbleitenden Außenschicht 03b, das durch eine solche Vorspannung bestimmt ist, einen Wert annimmt, der zwischen einem Aufladepotential V_H an einem Bildabschnitt (einem schwarzen Abschnitt), das im folgenden als Bildpotential bezeichnet wird, und einem Aufladepotential V_L an einem bildfreien Abschnitt (einem weißen Abschnitt), das im fol genden als Hintergrundpotential bezeichnet wird, auf der lichtempfindlichen Oberfläche 06a liegt. Die Wechselspan nungsversorgung 07 ist auf einen solchen Wert eingestellt, daß das maximale Potential V_MAX an der halbleitenden Außen schicht 03b höher als das Bildpotential V_H an der licht empfindlichen Oberfläche 06a ist und das minimale Potential V_MIN niedriger als das Hintergrundpotential V_L ist. Wie in Fig. 6A veranschaulicht ist, ist daher das Bildpotential V_H an der Oberfläche 06a des lichtempfindlichen Körpers während Zeitintervallen t₁, t₃, ..., t_2n-1 (n=1, 2, ...) höher als das Oberflächenpotential an der halbleitenden Außenschicht 03b des Toneraustragkörpers 03. Die Richtung des elektri schen Feldes zwischen der Oberfläche 06a und der Schicht 03b verläuft dabei, wie in Fig. 6A durch Pfeile Ef′ veranschau licht ist, ausgehend von der halbleitenden Außenschicht 03b zur lichtempfindlichen Oberfläche 06a. Des weiteren ist das Bildpotential V_H an der lichtempfindlichen Oberfläche 06a während Zeitintervallen t₂, t₄ ..., t_2n (n=1, 2, ...) niedriger als das Oberflächenpotential an der halbleitenden Außenschicht 03b. Die Richtung des elektrischen Feldes zwi schen der Oberfläche 06a und der Schicht 03b verläuft dabei ausgehend von der lichtempfindlichen Fläche 06a zur halblei tenden Außenschicht 03b, wie in Fig. 6A durch Pfeile Er′ veranschaulicht ist. Wie in Fig. 7A dargestellt ist, ist andererseits das Hintergrundpotential V_L während Zeiten t_1′, t_3′, ..., t_2n-1′, (n=1, 2, ...) höher als das Oberflächen potential an der halbleitenden Außenschicht 03b des Toner austragkörpers 03. Wie in Fig. 7A mittels Pfeilen Ef′ veran schaulicht ist, verläuft dabei die Richtung des elektrischen Feldes zwischen der Oberfläche 06a und der Schicht 03b wäh rend dieser Zeitintervalle. Während Zeitintervallen t_2′, t_4′, ..., t_2n′ (n=1, 2, ...) ist hingegen das Hintergrund potential V_L niedriger und die Richtung des elektrischen Feldes verläuft, wie durch Pfeile Er′ veranschaulicht ist.

Wie oben beschrieben wurde, werden die relativen Größen des Bildpotentials V_H oder des Hintergrundpotentials V_L auf der lichtempfindlichen Oberfläche 06a und des Oberflächenpoten tials an der halbleitenden Außenschicht 03b des Toneraus tragkörpers 03 entsprechend dem Zyklus der Wechselspannungs versorgungsquelle 07 invertiert bzw. invers, und dies führt zur Erzeugung eines elektrischen Feldes, dessen Richtung abwechselnd zwischen der lichtempfindlichen Oberfläche 06a und der halbleitenden Außenschicht 03b geändert wird. Es sei angenommen, daß ein elektrisches Feld erzeugt wird, wenn das Potential an der lichtempfindlichen Oberfläche 06a höher als das Potential der halbleitenden Außenschicht 03b ist. Auf dieses elektrische Feld wird im folgenden als elektrisches Tonerhaftfeld Bezug genommen und es wird mit Ef bezeichnet. Es sei ferner angenommen, daß ein elektrisches Feld erzeugt wird, wenn das Potential an der lichtempfindlichen Oberflä che 06a niedriger als das Potential der halbleitenden Außen schicht 03b ist. Dieses elektrische Feld wird im folgenden als elektrisches Tonerablösfeld und mit Ef bezeichnet. Das elektrische Feld Ef und auch das elektrische Feld Er wird bei kürzer werdendem Abstand zwischen der lichtempfindlichen Oberfläche 06a und der halbleitenden Außenschicht 03b inten siver bzw. stärker, wie in Fig. 6B, 6C, 7B und 7C veran schaulicht ist. Die Stärke des elektrischen Feldes Ef oder Er wird in den Bereichen A2, A2′ größer als in den Bereichen A1, A1′ und A3, A3′.

Wenn der Toneraustragkörper 03 und die lichtempfindliche Trommel 06 bei Betrieb dieser Art von Entwicklervorrichtung in Richtung der Pfeile X bzw. Y gedreht werden, haftet dann der beispielsweise durch Reibung negativ aufgeladene Einkom ponentenmagnettoner 04 an der halbleitenden Außenschicht 03b des Toneraustragkörpers 03 bis zu einer vorbestimmten Dicke, die durch die magnetische Abtrenneinrichtung 02b eingestellt wird, und nähert sich der lichtempfindlichen Oberfläche 06a.

In diesem Augenblick verhält sich der Einkomponentenmagnet toner 04 auf der halbleitenden Außenschicht 03b in dem Fall unterschiedlich, in dem das Potential an der lichtempfindli chen Oberfläche 06a gleich dem Bildpotential V_H ist (wie in Fig. 6A bis 6C dargestellt), und in dem Fall, in dem es gleich dem Hintergrundpotential V_L ist, wie in Fig. 7A bis 7C dargestellt). Als erstes wird der Fall beschrieben, in dem das Oberflächenpotential an der lichtempfindlichen Ober fläche 06a gleich dem Bildpotential V_H ist.

Gemäß der Darstellung von Fig. 6A bis 6C wird das elektri sche Tonerhaftbild Ef zwischen den beiden Oberflächen 03b und 06a bei Annäherung der halbleitenden Außenschicht 03b an die lichtempfindliche Oberfläche 06a zum Eintreten in den Bereich A₁ größer als ein Bewegungsstartschwellwert des elektrischen Feldes Efth (vgl. Fig. 6C), wobei das elektri sche Feld Efth ein elektrisches Feld ist, das bewirkt, daß der Einkomponentenmagnettoner 04 sich von der halbleitenden Außenschicht 03b (durch Fliegen in der Luft) zur lichtem pfindlichen Oberfläche 06a bewegt, während das elektrische Tonerablösfeld Er auf dem Bewegungsstartschwellwert des elektrischen Feldes Erth oder kleiner bleibt. In diesem Augenblick bewegt sich der Einkomponentenmagnettoner 04, der bislang an der halbleitenden Außenschicht 03b haftete, zur lichtempfindlichen Oberfläche 06b, um dort haftenzubleiben.

Der im folgenden verwendete Begriff "Haftbewegung" soll die Bewegung des Toners 04 von der halbleitenden Außenschicht 03b zur lichtempfindlichen Oberfläche 06a bedeuten, und der Begriff "Ablösbewegung" soll die Bewegung des Toners 04 ent gegengesetzt zur Haftbewegung bedeuten. Die erste Bewegung ist durch einen Pfeil F (vgl. Fig. 6C, 7C) und leztere durch einen Pfeil R (vgl. Fig. 6C, 7C) veranschaulicht.

Wenn sich die halbleitende Außenschicht 03b der lichtem pfindlichen Oberfläche 06a für den Eintritt in den Bereich A₂ weiter nähert, wird auch das elektrische Tonerablösfeld Er zwischen den beiden Oberflächen 03b und 06a größer als der Bewegungsstartschwellwert des elektrischen Feldes Erth, der bewirkt, daß der Einkomponentenmagnettoner 04 beginnt, sich von der lichtempfindlichen Oberfläche 06a zur halblei tenden Außenschicht 03b zu bewegen. Dies hat zur Folge, daß die durch die Wechselspannungsversorgung 07 mit Richtungsän derung erzeugten elektrischen Felder Ef, Er bewirken, daß sich der Einkomponentenmagnettoner 04 zwischen der halblei tenden Außenschicht 03b und der lichtempfindlichen Ober fläche 06a schnell hin- und herbewegt, wobei seine Haftbewe gung F von der Schicht 03b zur Oberfläche 06a und seine Ablösbewegung R entgegengesetzt zur Haftbewegung F ist. Da das elektrische Tonerhaftfeld Ef größer als das elektrische Tonerablösfeld Er ist, hat in diesem Augenblick die Toner haftbewegung F eine größere Kraft als die Tonerablösbewegung R.

Wenn sich dann die halbleitende Außenschicht 03b und die lichtempfindliche Oberfläche 06a für den Eintritt in den Bereich A₃ weiter drehen, bleibt das elektrische Tonerhaft feld Ef zwischen den beiden Oberflächen 03b und 06a auf dem Bewegungsstartschwellwert des elektrischen Feldes Efth oder höher, während das elektrische Tonerablösfeld Er den Bewe gungsstartschwellwert des elektrischen Feldes Efth annimmt oder kleiner wird. Dies führt dazu, daß sich der Einkompo nentenmagnettoner 04 lediglich von der halbleitenden Außen schicht 03b des Toneraustragkörpers 03 zur lichtempfindli chen Oberfläche 06a bewegt. Nachdem beide Oberflächen 03b und 06a den Bereich A₃ durchlaufen haben, wird die Bewegung des Einkomponentenmagnettoners 04 angehalten. Demzufolge haftet der Einkomponentenmagnettoner 04 an der lichtempfind lichen Oberfläche 06a, die auf dem Bildpotential V_H gehalten wird. Als nächstes wird der Fall beschrieben, bei dem das Oberflächenpotential an der lichtempfindlichen Oberfläche 06a gleich dem Hintergrundpotential ist.

Wenn sich die halbleitende Außenschicht 03b der lichtem pfindlichen Oberfläche 06a für den Eintritt in den Bereich A₁ nähert, wird gemäß Darstellung von Fig. 7A bis 7C das elektrische Tonerablösfeld Er zwischen den beiden Oberflä chen 03b und 06a größer als der Bewegungsstartschwellwert des elektrischen Feldes Erth, während das elektrische Toner haftfeld Ef auf dem Haftbewegungsstartschwellwert des elek trischen Feldes Efth bleibt oder geringer ist. Wenn in die sem Augenblick ein Einkomponentenmagnettoner 04 der licht empfindlichen Oberfläche 06a vorhanden wäre, sollte sich dieser Einkomponentenmagnettoner 04 zur halbleitenden Außen schicht 03b bewegen. Ohne einen solchen Einkomponenten magnettoner 04, der eine auf der lichtempfindlichen Ober fläche 06a ablaufende Ablösbewegung R ausführen sollte, er folgt jedoch keine Bewegung des Einkomponentenmagnettoners 04.

Wenn sich die halbleitende Außenschicht 03b der lichtem pfindlichen Oberfläche 06a für den Eintritt in den Bereich A₂ weiter nähert, werden sowohl das elektrische Tonerablös feld Er als auch das elektrische Tonerhaftfeld Ef zwischen den beiden Oberflächen 03b und 06a größer als die Bewegungs startschwellwerte der elektrischen Felder Erth bzw. Efth. Demzufolge bewirken die durch die Wechselspannungsversorgung erzeugten elektrischen Felder Ef, Er mit ihrer Richtungsum kehr, daß sich der Einkomponentenmagnettoner 04 schnell zwischen der halbleitenden Außenschicht 03b und der licht empfindlichen Oberfläche 06a hin- und herbewegt, wobei seine Haftbewegung F von der Schicht 03b zur Oberfläche 06a und seine zur Haftbewegung F entgegengesetzte Ablösbewegung R erfolgt. Da das elektrische Tonerablösfeld Er in diesem Augenblick größer als das elektrische Tonerhaftfeld Ef ist, hat die Tonerablösbewegung R eine größere Kraft als die Tonerhaftbewegung F.

Wenn sich dann die halbleitende Außenschicht 03b und die lichtempfindlichen Oberfläche 06a für den Eintritt in den Bereich A₃ weiter drehen, bleibt das elektrische Tonerablös feld Er zwischen den beiden Oberflächen 03b und 06a auf dem Bewegungsstartschwellwert des elektrischen Feldes Erth oder höher, während das elektrische Tonerhaftfeld Ef den Bewe gungsstartschwellwert des elektrischen Feldes Efth annimmt oder geringer ist. Demzufolge bewegt sich der Einkomponen tenmagnettoner 04 lediglich von der lichtempfindlichen Ober fläche 06a zur halbleitenden Außenschicht 03b. Nachdem beide Oberflächen 03b und 06a den Bereich A₃ durchlaufen haben, wird die Bewegung des Einkomponentenmagnettoners 04 ange halten. Demzufolge haftet der Einkomponentenmagnettoner 04 nicht länger an der lichtempfindlichen Oberfläche 06a, die auf dem Hintergrundpotential V_L gehalten wird.

Das unter Bezugnahme auf Fig. 6A bis 6C und 7A bis 7C be schriebene Entwicklungsverfahren umfaßt die folgenden Schritte: Es wird bewirkt, daß ein Einkomponentenmagnettoner durch die Magnetkraft der Magnetwalze MR₀ an der Oberfläche des Toneraustragkörpers 03 haftet; durch die magnetische Ab trenneinrichtung 05b wird der haftende Toner zu einer Schicht mit vorbestimmter Dicke gebildet. Der so verarbei tete Toner wird vor dem Entwickeln zur lichtempfindlichen Oberfläche 06a bewegt. Es kann auch ein Entwicklungsverfah ren, das auf ähnliche Weise eine Bewegung eines Toners um faßt, auf einen nichtmagnetischen Einkomponententoner ange wendet werden.

Es können Kräfte, wie z. B. elektrostatische Kräfte (Spiegel bildkräfte), Haft- und Leitungskräfte sowie Van-der-Waals Kräfte verwendet werden, um zu bewirken, daß der nichtmagne tische Einkomponententoner an der Oberfläche des Toneraus tragkörpers haftet. Da das Haftvermögen bzw. die Bindekraft zum Bewirken, daß der durch diese Kräfte verarbeitete Toner an der Oberfläche des Toneraustragkörpers haften bleibt, im Vergleich zur Magnetkraft klein ist, werden verschiedene Konstruktionsüberlegungen durchgeführt, um unter Verwendung dieser Kräfte mit geringer Bindekraft eine gleichmäßige Tonerschicht auf der Oberfläche des Toneraustragkörpers zu bilden. Bei einer herkömmlichen Entwicklervorrichtung, bei der ein nichtmagnetischer Einkomponententoner verwendet wird und die in Fig. 8 veranschaulicht ist, wird beispielsweise ein Tonerzufuhrelement 011 verwendet um zu bewirken, daß Partikel an der Oberfläche des Toneraustragkörpers 010 haften bleiben, und es werden spezielle Überlegungen betref fend die Form und Position eines Dickenregelglieds 012 durchgeführt. Wie in Fig. 8 dargestellt ist, umfaßt das Dickenregelglied 012 einen rostfreien Streifen 013 und ein Silikonkautschukteil 014, das mit Haftung bzw. mittels Ver klebung am freien Ende des Streifens 013 befestigt ist. Wenn sich die Oberfläche des Toneraustragkörpers 010 dreht, wird der nichtmagnetische Einkomponententoner zu einem Quetschab schnitt zwischen der Oberfläche des Toneraustragkörpers 010 und dem Dickenregelglied 012 zugeführt, der in Druckkontakt mit der Oberfläche des Toneraustragkörpers 010 geklemmt ist. Der nichtmagnetische Einkomponententoner, der den Quetsch abschnitt erreicht hat, wird dann durch Reibung aufgeladen, durch die elektrostatische Kraft oder dergleichen auf der Oberfläche des Toneraustragkörpers 010 adsorbiert und durch das mit der Oberfläche des Toneraustragkörpers 010 in Klem mung befindliche Dickenregelglied 012 zur Bildung einer gleichmäßigen, flachen Schicht planiert bzw. eingeebnet.

Im übrigen führen Entwicklervorrichtungen im allgemeinen zu nicht gleichmäßigen Dichten und dergleichen bei entwickelten Bildern, sowie bei der Verteilung von Tonerpartikeln auf der Oberfläche des Toneraustragkörpers eine Nichtgleichmäßigkeit erzeugt worden ist. Daher muß der bei den Entwicklervor richtungen verwendete Toneraustragkörper so angeordnet wer den, daß der Toner auf seiner Oberfläche gleichmäßig haften bleiben kann.

Da eine Unstetigkeit bzw. Änderung im Abstand zwischen der Oberfläche des Toneraustragkörpers und der lichtempfindli chen Körperoberfläche zu einer Nichtgleichmäßigkeit bei den entwickelten Bildern führt, muß der Abstand auf einem kon stanten Wert gehalten werden.

Von den oben erwähnten Anforderungen her muß ein Toneraus tragkörper, der bei einer mit einem nichtmagnetischen Ein komponententoner arbeitenden Entwicklervorrichtung verwendet werden soll, die folgenden Eigenschaften und Merkmale besit zen.

a) Der Volumenwiderstand eines zur Bildung der halbleitenden Außenschicht verwendeten Materials ist weniger erratisch bzw. unregelmäßig.
b) Der Außendurchmesser der halbleitenden Außenschicht ist weniger erratisch bzw. unregelmäßig, und ihre Oberfläche ist makrographisch glatt.
c) Die Biegegröße bzw. das Krümmungsmaß der Welle des Toner austragkörpers ist klein.

Des weiteren wird bei einem Toneraustragkörper, der bei einer mit einem nichtmagnetischen Einkomponententoner, des sen Haftvermogen in bezug auf den Toneraustragkörper außer ordentlich klein ist, arbeitende Entwicklervorrichtung ver wendet wird, das folgende zusätzliche Merkmal zur Vergröße rung des Haftvermögens benötigt.

d) Es werden gleichmäßige Unregelmäßigkeiten auf der Ober fläche des Toneraustragkörpers gebildet, die mikrogra phisch eine Oberflächenrauhigkeit Rz von 1,0 µm bis 10 µm aufweisen.
Wenn die Oberflächenrauhigkeit Rz kleiner als 2,5 µm ist, werden Defekte, wie weiße Stellen, per Zufall in einem dichten schwarzen Abschnitt eines Bildes aufgrund eines Mangels in der Zufuhrmenge des Toners erzeugt. Wenn außerdem irgendeine Fremdmaterie (z. B. unerwünschter Staub oder dergleichen) zufällig in den Zwischenraum zwischen dem Toneraustragkörper und der magnetischen Abtrenneinrichtung eingeführt wird, ist es schwierig, diese zu entfernen.
Wenn die Oberflächenrauhigkeit Rz größer als 4,5 µm ist, wird der an der lichtempfindlichen Trommel haftende Toner aufgrund eines Mangels bzw. Fehlers der Elektrifi zierung bzw. elektrostatischen Aufladung des Toners nicht korrekt zum latenten Bild übertragen. Des weiteren tritt ein Problem dahingehend auf, daß der wenig bzw. unzureichend elektrostatisch aufgeladene Toner durch Zufall zum Hintergrund übertragen wird, d. h. zu dem Ab schnitt ausgenommen den Abschnitt des latenten Bildes.

Des weiteren kann ein Toneraustragkörper, der bei einer mit einem Einkomponentenmagnettoner arbeitenden Entwicklervor richtung verwendet werden soll, zusätzliche Vorteile brin gen, wenn er das folgende Merkmal aufweist.

e) Wenn eine eine geringe Magnetkraft erzeugende Magnetwalze verwendet wird, ist der Abstand zwischen der Oberfläche des Toneraustragkörpers und der Oberfläche der Magnet walze so klein wie möglich, damit die Magnetkraft der Oberfläche des Toneraustragkörpers maximal wird.

Übrigens bildet das Verfahren zur Herstellung des in Fig. 6A bis 6C dargestellten herkömmlichen Toneraustragkörpers 03 eine halbleitende Zylinderharzhülse bzw. Buchse durch Form pressen, Spritzgießen oder Strangpressen, wobei ein Material wie Phenolharz mit einem damit gemischten elektrisch leiten den Material verwendet wird. Bei dieser Zylinderhülse ist eine halbleitende Außenschicht 03b auf der Hülse und eine elektrisch leitende Innenschicht innerhalb der Hülse gebil det. Das Verfahren als solches führt zu folgenden Problemen.

1) Eine nicht zufriedenstellende Bemessungsgenauigkeit beim Gießen bzw. Pressen macht es erforderlich, daß der geformte Körper einer Nachverarbeitung, wie z. B. einem Abschleifen des Außendurchmessers und einer Verarbeitung der beiden Enden bzw. Stirnseiten unterzogen wird, was die Anzahl der einbezogenen Prozesse bzw. Verfahren ver größert.
2) Die Bildung der elektrisch leitenden Schicht auf der In nenumfangsfläche der zylindrisch gebildeten halbleiten den Harzhülse ist im Vergleich zur Bildung von Schichten auf der exponierten Außenumfangsfläche mühselig.
3) Die halbleitende Harzhülse ist aus Phenolharz mit einem eingemischten elektrisch leitfähigen Material und die Steifigkeit des Harzes ist nicht ausreichend groß. Daher kann die halbleitende Harzhülse nicht dünner ausgeführt werden. Wenn ein Einkomponentenmagnettoner verwendet wird, können außerdem der Abstand zwischen der Oberflä che der halbleitenden Harzhülse, d. h. der Oberfläche des Toneraustragkörpers 03, und der Oberfläche der Magnet walze MR₀ nicht herabgesetzt werden. Somit muß eine Magnetwalze MR₀ mit größerer Magnetkraft verwendet wer den, um die Magnetkraft der Oberfläche des Toneraustrag körpers 03 zu vergrößern.
4) Die obigen Probleme 1) bis 3) tragen zur Erhöhung der Herstellungskosten des in Fig. 4 dargestellten Toneraus tragkörpers 03 bei.

Es ist außerdem ein Toneraustragkörper bekannt, der durch Verklebung bzw. Haftung eine aus Harz hergestellte halblei tende Hülse mit der Außenfläche einer aus Metall hergestell ten elektrisch leitenden Hülse unter Verwendung eines elek trisch leitenden Klebstoffes kombiniert. Bei dieser Art von Toneraustragkörper kann jedoch ein Mangel bei der gleich mäßigen Aufbringung des elektrisch leitenden Klebstoffes auf einen Spalt bzw. Zwischenraum zwischen den beiden Hülsen bewirken, daß unregelmäßige Vertiefungen auf der Oberfläche des Toneraustragkörpers erzeugt werden oder aufgrund einer mangelhaften Verklebung nicht konsistente Oberflächenpoten tiale erzeugt werden. Da beide Hülsen nicht dünner ausge führt werden können, sollte der Abstand zwischen der Magnet walzenoberfläche und der Oberfläche des Toneraustragkörpers groß werden, wenn die Magnetwalze im Inneren der Hülsen ein gebaut wird. Dies setzt die Magnetkraft der Oberfläche des Toneraustragkörpers selbst dann herab, wenn die Magnetkraft der Magnetwalze groß ist.

In der geprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 5 704/1089 ist ein Toneraustragkörper und eine einen solchen Toneraustragkörper verwendende Entwicklervorrichtung offen bart. Dieser Toneraustragkörper weist eine metallische Hül senoberfläche sowie eine Harzschicht auf, die mit einer Silanzusammensetzung auf der Oberfläche aufgetragen ist bzw. diese überzieht. In dieser Patentveröffentlichung ist jedoch nicht der Fall berücksichtigt, bei dem ein nichtmagnetischer Einkomponententoner mit geringem Haftvermögen in bezug auf den Toneraustragkörper verwendet wird, noch ist das Profil der Oberfläche des Toneraustragkörpers berücksichtigt. Daher tritt bei dem in dieser Patentveröffentlichung vorgeschlage nen Toneraustragkörper das Problem auf, daß dieser nicht bei einer Entwicklungsvorrichtung verwendbar ist, die mit einem weniger haftfähigen nichtmagnetischen Einkomponententoner arbeitet.

Es wird außerdem in der geprüften japanischen Patentveröf fentlichung Nr. 23 864/1990 ein Toneraustragkörper vorge schlagen, der durch Abschleifen einer auf die Oberfläche einer metallischen Hülse aufgetragenen dielektrischen Schicht gebildet wird, wobei auf der Grundfläche eine mit einem Harz durch einen Klebstoff beschichtete elektrisch leitende Partikelschicht gebildet wird und wobei die so gebildete Oberfläche derart abgeschliffen wird, daß die elektrisch leitenden Partikel exponiert sind. Die Konstruk tion und das Herstellungsverfahren des in dieser Veröffent lichung vorgeschlagenen Toneraustragkörpers sind jedoch nachteilig kompliziert.

Die Erfindung ist im Hinblick auf die obigen Umstände ausge führt worden. Dementsprechend liegt der Erfindung die Auf gabe zugrunde, eine Entwicklervorrichtung mit einem Toner austragkörper zu schaffen, der die in a) bis c) angegebenen Eigenschaften und Merkmale besitzt und auch bei der Entwick lung unter Verwendung eines nichtmagnetischen Einkomponen tentoners verwendbar ist, und außerdem soll durch die Erfin dung ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Toner austragkörpers angegeben werden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einer Entwicklervor richtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Verfah ren mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Entwicklervorrichtung gemäß Anspruch 1 sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine Entwickler vorrichtung mit einem zylindrischen Toneraustragkörper ge schaffen worden. Der zylindrische Toneraustragkörper umfaßt eine elektrisch leitende zylindrische Innenschicht und eine halbleitende zylindrische Außenschicht. Das Oberflächen potential an der halbleitenden Außenschicht wird durch Spannungsversorgungen gesteuert, die mit der elektrisch leitenden Innenschicht verbunden sind, so daß durch Reibung aufgeladene Partikel des Einkomponententoners an der Ober fläche der halbleitenden Außenschicht haften können. Bei einer derartigen Entwicklervorrichtung mit dem so aufgebau ten Toneraustragkörper wird die elektrisch leitende Innen schicht aus einer zylindrischen Hülse gebildet, die aus einem elektrisch leitfähigen Metallmaterial hergestellt ist, und die halbleitende Außenschicht ist nicht nur aus einer auf der Außenumfangsfläche der zylindrischen Hülse beschich teten halbleitenden Harzschicht gebildet, sondern weist auch die gleichmäßigen Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche auf.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren gemäß der Erfindung eines Toneraustragkörpers geschaffen worden, der eine elektrisch leitende zylindrische Innen schicht und eine halbleitende Außenschicht umfaßt. Die In nenschicht ist aus einem elektrischen leitenden Metallmate rial gebildet, und die Außenschicht ist aus einer auf der Außenumfangsfläche der Zylinderhülse gebildeten halbleiten den Harzschicht gebildet. Bei einem derartigen Toneraustrag körper wird das Oberflächenpotential an der halbleitenden Außenschicht durch mit der elektrisch leitenden Innenschicht verbundene Spannungsversorgungen gesteuert, so daß Partikel eines durch Reibung aufgeladenen Einkomponententoners an der Oberfläche der halbleitenden Außenschicht haften können.

Das Verfahren umfaßt die Schritte, daß ein Beschichtungs material auf die Außenumfangsfläche der aus einem elektrisch leitenden Metallmaterial hergestellten Zylinderhülse aufge bracht wird und das Beschichtungsmaterial anschließend zur Bildung einer halbleitenden Harzschicht auf der Außenum fangsfläche der Zylinderhülse ausgehärtet wird. Das Be schichtungsmaterial wird vorbereitet bzw. hergestellt, indem feine Partikel in ein bei einem vorbestimmten Zustand aus härtbares Lösungsmittel dispergiert bzw. verteilt werden, und es bewirkt, daß die feinen Partikel beim Aushärten gleichmäßige Unregelmäßigkeiten bilden.

Diese feinen Partikel, die auf der Oberfläche gleichmäßige Unregelmäßigkeiten bilden, wenn das Lösungsmittel ausgehär tet worden ist, umfassen Pulver und dergleichen einer Zusam mensetzung wie Siliciumoxid, Aluminiumoxid und Silicium carbid.

Der auf die so aufgebaute Entwicklervorrichtung aufzubrin gende Toneraustragkörper gemäß dem ersten Aspekt der Erfin dung umfaßt eine aus einem elektrisch leitenden nichtmagne tischen Metallmaterial hergestellte Zylinderhülse, auf deren Außenumfangsfläche eine halbleitende Harzschicht aufgetragen ist. Da Metallmaterialien im allgemeinen eine höhere Stei figkeit als Harze aufweisen, kann die aus einem elektrisch leitenden nichtmagnetischen Metallmaterial gebildete Zylin derhülse dünner als die herkömmlichen halbleitenden Harzhül sen ausgeführt werden. Da die halbleitende Harzschicht auf der Oberfläche der Zylinderhülse (d. h. der exponierten Ober fläche) gebildet wird, ist ihre Verarbeitung vergleichsweise einfach. Da die halbleitende Außenschicht auf ihrer Oberflä che ausgebildete gleichmäßige Unregelmäßigkeiten aufweist, kann außerdem Toner leicht an ihr haften.

Das Verfahren zur Herstellung eines Toneraustragkörpers ge mäß dem zweiten Aspekt der Erfindung umfaßt die Schritte, daß auf die Außenumfangsfläche der aus einem elektrisch lei tenden nichtmagnetischen Metallmaterial hergestellten Zylin derhülse ein Beschichtungsmaterial aufgebracht wird und daß das Beschichtungsmaterial zur Bildung einer halbleitenden Harzschicht auf der Außenumfangsfläche der Zylinderhülse ausgehärtet wird. Das Beschichtungsmaterial wird durch Dis pergieren bzw. Verteilung eines Streckmittel-bzw. Füllstoff pigments und eines elektrisch leitenden Materials in ein bei einem vorbestimmten Zustand aushärtbares Lösungsmittel her gestellt, und das Füllstoffpigment und das elektrisch lei tende Material bilden gleichmäßige Unregelmäßigkeiten, wenn das Lösungsmittel ausgehärtet worden ist. Daher kann die halbleitende Harzschicht leicht auf der Zylinderhülsenober fläche, d. h. der exponierten Oberfläche, gebildet werden. Die so gebildete halbleitende Harzschicht weist auf der Oberfläche durch die feinen Partikel gebildete gleichmäßige Unregelmäßigkeiten auf. Da der so gebildete Toneraustrag körper die feinen Partikel nicht nur auf der Oberfläche, sondern auch im Inneren der halbleitenden Harzschicht auf weist, werden die feinen Partikel exponiert, selbst wenn die Toneraustragkörperoberfläche abgenutzt ist, wobei die auf der Oberfläche vorhandenen Unregelmäßigkeiten stets beibe halten werden. Die feinen Partikel dienen auch als Pigment zum Halten der Dicke der Schicht nach der Beschichtung.

Die Erfindung wird im folgenden weiter anhand eines Ausfüh rungsbeispiels und der Zeichnung beschrieben. In der Zeich nung zeigt

Fig. 1 eine Vorderansicht, zum Teil im Schnitt, eines Bei spiels eines Toneraustragkörpers für die Verwendung bei einer erfindungsgemäßen Entwicklervorrichtung,

Fig. 2A bis 2C Schnittansichten einer Entwicklervorrichtung mit dem eingebauten Toneraustragkörper von Fig. 1,

Fig. 3A und 3B schematische Ansichten, zum Teil im Schnitt, eines Schichtdickenregelgliedes der Entwicklervor richtung,

Fig. 4 bis 7A bis 7C Ansichten zur Veranschaulichung her kömmlicher Beispiele, wobei Fig. 4 eine Schnittansicht eines herkömmlichen Toneraus tragkörpers ist,

Fig. 5 eine Schnittansicht einer Entwicklervorrichtung mit dem Toneraustragkörper von Fig. 4 ist,

Fig. 6A bis 6C und Fig. 7A bis 7C Diagramme sind, die die Funktion der Entwicklervorrichtung von Fig. 5 ver anschaulichen, und

Fig. 8 eine schematische Schnittansicht einer herkömmli chen Entwicklervorrichtung ist, bei der ein nicht magnetischer Einkomponententoner verwendet wird.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele einer Entwickler vorrichtung mit einem Toneraustragkörper und einem Verfahren zur Herstellung des Toneraustragkörpers gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.

Fig. 1 ist eine zum Teil im Schnitt dargestellte Vorderan sicht eines Toneraustragkörpers gemäß der Erfindung. Der Toneraustragkörper ist für eine Entwicklervorrichtung ange paßt, bei der ein nichtmagnetischer Einkomponententoner ver wendet wird.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, weist eine durch ein nicht dargestelltes Halterungselement einer Entwicklervorrichtung drehgehalterte Halterungswelle 1 ein Paar scheibenartiger Halterungselemente 2, 2 auf, die an beiden Endabschnitten befestigt sind, und die beiden scheibenartigen Halterungs elemente 2, 2 befestigen und haltern beide Enden eines Toneraustragkörpers 3.

Der Toneraustragkörper 3 besteht aus einer Zylinderhülse (d. h. einer elektrisch leitenden Innenschicht) 4 und aus einer halbleitenden Harzschicht (d. h. einer halbleitenden Außenschicht) 5, die um die periphere Außenfläche der Hülse 4 gebildet ist. Die Hülse 4 ist aus Aluminium hergestellt und weist eine Dicke von 1 mm und einen Außendurchmesser von etwa 20,0 mm auf. Der Volumenwiderstand der halbleitenden Harzschicht 5 liegt im Bereich von 10² bis 10¹² (Ω×cm). Die Dicke der halbleitenden Harzschicht 5 beträgt etwa 110 µm und ihre Oberfläche weist gleichmäßige bzw. ebene Unre gelmäßigkeiten auf, deren Oberflächenrauhigkeit Rz 2,5 bis 4,5 µm beträgt.

Wenn die Oberflächenrauhigkeit Rz kleiner als 2,5 µm ist, werden Defekte wie weiße Punkte oder Stellen in einem festen oder dichten schwarzen Bereich eines Bildes aufgrund eines Mangels der zugeführten Menge des Toners zufällig erzeugt. Wenn außerdem irgendeine Fremdmaterie (beispielsweise uner wünschter Staub oder dergleichen) zufällig in den Zwischen raum zwischen dem Toneraustragkörper und der magnetischen Abtrenneinrichtung eingebracht wird, ist deren Entfernung schwierig. Wenn die Oberflächenrauhigkeit Rz größer als 4,5 µm ist, wird der an der lichtempfindlichen Trommel haftende Toner aufgrund eines Fehlens der Elektrifizierung bzw. elek trostatischen Aufladung des Toners nicht korrekt zum laten ten Bild übertragen. Des weiteren tritt ein Problem dahinge hend auf, daß der unzulänglich aufgeladene Toner zufällig zum Hintergrund übertragen wird, d. h. zu dem Abschnitt aus genommen den Abschnitt des latenten Bildes.

Die Zylinderhülse, d. h. die elektrisch leitende Innenschicht 4, kann aus irgendeinem anderen elektrisch leitenden nicht magnetischen Metallmaterial, wie z. B. einem nichtmagneti schen rostfreien Stahl, gebildet sein.

Es wird nun ein Verfahren zur Herstellung des Toneraustrag körpers 3 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Die auf der Oberfläche der Zylinderhülse 4 gebildete halb leitende Harzschicht 5 wird aus den in der folgenden Tabelle aufgeführten Bestandteilen hergestellt.


Gew.-%
Elektrisch leitendes Carbon Black (Ruß)	5,0
Feine Partikel (siliciumhaltiger Füllstoff/Streckmittelpigment)	25,0
Polyesterharz	13,5
Melaminharz	3,7
Epoxidharz	4,0
Xylol (aromatischen Kohlenwasserstoff enthaltendes Lösungsmittel)	22,0
MIBK (Keton enthaltendes Lösungsmittel)	20,3
Butanol (alkoholisches Lösungsmittel)	3,2
Butyl-Cellosolve	3,2
Additiv (Öl zum Dispergieren des Pigmentes)	0,1

Wie aus der obenstehenden Tabelle ersichtlich ist, wird bei dem betrachteten Ausführungsbeispiel ein siliciumhaltiges Füllstoffpigment als feine Partikel verwendet. Das bei diesem Ausführungsbeispiel verwendete siliciumhaltige Pig ment ist ein amorphes Siliciumoxid mit einer Mohschen Härte von 6,5, das von Beschichtungsherstellern als "10-µm-Sili ciumoxid" vertrieben wird. Dieses 10-µm-Siliciumoxid hat in der Korngröße Abweichungen bzw. Schwankungen und die Vertei lung ausgedrückt in Gew.-% ist: 98% für Partikel mit einem Maximaldurchmesser von weniger als 10 µm und 2% für Parti kel mit einem Maximaldurchmesser von 10 µm oder größer. Wenn die Oberflächenrauhigkeit des Toneraustragkörpers derart er höht wird, daß Rz=3 µm oder größer ist, dann ist es wirk sam, ein Kristallsiliciumoxid mit einer Mohschen Härte von 7 oder höher zu verwenden, das durch Kristallisation des amor phen Siliciumoxids erhalten wird, um dessen Abrieb gegenüber dem Toner zu vermeiden. Das Material des siliciumhaltigen Füllstoffpigments kann ein Aluminiumoxid Siliciumoxid, ge schmolzenes bzw. Hartglas und Quarzglas enthalten. Bei einer Mohschen Härte von 7 oder höher zeigen diese Siliciumoxid arten ausgezeichnete Eigenschaften in bezug auf die Beibe haltung der Oberflächenrauhigkeit und die Abriebbeständig keit.

Die obigen Bestandteile bzw. Komponenten werden durch eine Mischeinrichtung oder dergleichen vermischt und einem Dispergier- bzw. Verteilzerkleinerungs- oder Mahlverfahren während des Mischvorgangs unterworfen. Demzufolge wird der maximale Durchmesser des siliciumhaltigen Füllstoffpigments 2,5 µm. Das Beschichtungsmaterial, d. h. ein Material zur Bildung der halbleitenden Harzschicht 5, wird auf diese Weise hergestellt.

Das Beschichtungsmaterial hat eine geeignete Viskosität und Schichtbildungseigenschaften, d. h. eine Viskosität zur Her stellung einer weniger herunterlaufenden Beschichtungslösung und eine Eigenschaft zur Bildung eines 10 µm dicken oder dickeren Films. Die Viskositäts- und Schichtbildungseigen schaft des Beschichtungsmaterials kann durch Veränderung des Mischungsverhältnisses der Lösungsmittel eingestellt werden, die Ether, Kohlenwasserstoff, Alkohol und dergleichen ent halten. Dann wird das Beschichtungsmaterial auf die Oberflä che der aus Aluminium hergestellten Zylinderhülse 4 unter Verwendung eines Luftzerstäubers aufgesprüht, während die Hülse 4 mit einer Drehzahl von 80 U/min gedreht wird. Die Hülse 4 wird ausgehend von etwa Zimmertemperatur bis 100°C vorgeheizt. Nach Trocknen bei Temperaturen von etwa Zimmer temperatur bis 130°C während einiger 10 Sekunden wird die aufgesprühte Oberfläche bei Temperaturen von 150 bis 250°C gebacken bzw. getrocknet und gehärtet. Demzufolge kann eine halbleitende Harzschicht 5 mit einer Dicke von etwa 60 µm auf der Oberfläche der Zylinderhülse 4 hergestellt werden. Wenn ein solcher Beschichtungsprozeß zweimal durchgeführt wird, kann die halbleitende Harzschicht 5 mit einer Dicke von 110 µm hergestellt werden, obwohl die von der Berechnung her erhältliche Dicke 120 µm (60 µm×2) ist. Die Oberflä chenrauhigkeit Rz des so hergestellten Toneraustragkörpers 3 beträgt 2,5 bis 4,5 µm, wobei dies ein Wert ist, der geeig net ist, um ein gleichmäßiges und stabiles Haftenbleiben der Tonerpartikel zu bewirken.

Gemäß dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung für einen Toneraustragkörper kann eine halblei tende Harzschicht 5 mit einer im wesentlichen gleichmäßigen Dicke gebildet werden. Bei dieser hohen Genauigkeit betref fend die Abmessung ist kein weiterer Prozeß betreffend die Schicht 5 erforderlich. Bei einer Aufzeichnung eines Wertes von 10 µm/(200 g/cm) oder größer bei einem Flexibilitätstest stellt es sich heraus, daß die 1 mm dicke, aus Aluminium hergestellte Zylinderhülse 4 in bezug auf die Flexibilität annehmbar ist. Die Zylinderhülse 4 ist etwa 0,7 mm dünner als eine herkömmliche, aus Phenolharz hergestellte Hülse 4.

Ihre geringere Dicke gestattet es, die Magnetkraft der Ober fläche des Toneraustragkörpers 3 auf 50 bis 200 Gauß (10^-4 Vs/m²) zu vergrößern.

Es wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 2A bis 2C eine Ent wicklervorrichtung beschrieben, die einen eingebauten Toner austragkörper 3 aufweist.

Wie in Fig. 2A dargestellt ist, weist eine Entwicklervor richtung U ein Gehäuse 10 auf, in dem sich eine Tonerspei cherkammer 11 zum Aufbewahren eines nichtmagnetischen Ein komponententoners, eine unterhalb der Tonerspeicherkammer 11 angeordnete Rührkammer 12, eine den Toneraustragkörper auf nehmende Kammer 14, die selbst mittels einer kleinen (nie drigen) Barriere 14 von der Rührkammer 12 abgetrennt ist, und dergleichen befinden. In der Rührkammer 12 ist ein Rühr stab 16, der integral mit einer Drehwelle 15 ausgebildet ist, und eine weiche blattförmige MAIRA-Dichtung 16a aufge nommen, die mit dem Rührstab 16 verbunden ist. Während sich der Rührstab 16 und die MAIRA-Dichtung 16a zusammen mit der Drehwelle 15 in der durch einen Pfeil in Fig. 2A gezeigten Richtung zusammen drehen, wird der nichtmagnetische Einkom ponententoner derart gerührt, daß er ohne Zusammenklumpen der Oberfläche des Toneraustragkörpers 3 zugeführt wird. Der nichtmagnetische Einkomponententoner wird aus der Rührkammer 12 der den Toneraustragkörper aufnehmenden Kammer 14 zuge führt, während er über die kleine Barriere 13 gelangt.

Die den Toneraustragkörper aufnehmende Kammer 14 nimmt den durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Toneraus tragkörper 3 auf. Der Toneraustragkörper 3 hält einen Ab stand von 0,3 bis 0,4 mm von der Oberfläche eines lichtem pfindlichen Körpers bei einer Öffnung der den Toneraustrag körper aufnehmenden Kammer 14. Die den Toneraustragkörper aufnehmende Kammer 14 ist des weiteren mit einem Dickenre gelglied 18 versehen.

Wie in Fig. 2A, 3A, 3B dargestellt ist, umfaßt das Dickenre gelglied 18 einen Abtrennkörper 19 und einen an einem freien Endabschnitt des Abtrennkörpers 19 befestigten Silikonkaut schukblock 20. Der Abtrennkörper 19 ist z. B. aus einem dün nen elastischen Streifen aus rostfreiem Stahl hergestellt, dessen Basisabschnitt durch das Gehäuse 10 gehaltert ist. Der Silikonkautschukblock 20 des Dickenregelgliedes 18 befindet sich im wesentlichen in der Mitte mit der Oberflä che des Toneraustragkörpers 3 in Klemmeingriff. Da das Dickenregelglied 18 in den nichtmagnetischen Einkomponenten toner eingegraben ist, nimmt es eine die Oberfläche des Toneraustragkörpers 3 in Vorspannung versetzende Kraft von den auf der Rückseite (der Oberfläche des Dickenregelgliedes 18, die sich entgegengesetzt zu der dem Toneraustragkörper 3 gegenüberliegenden Oberfläche befindet) vorhandenen nichtma gnetischen Einkomponententonerpartikeln auf. Mittels dieser Vorspannkraft kann das Dickenregelglied 18 in geeigneter Weise selbst dann mit dem Toneraustragkörper 3 verklemmt werden, wenn der Abtrennkörper 19 des Dickenregelgliedes 18 aus einem dünnen Streifen aus rostfreiem Stahl hergestellt ist, der eine außerordentlich geringe Elastizität aufweist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Silikonkautschukblock 20 des Dickenregelgliedes 18 bei einem möglichst niedrigen Druck in Klemmeingriff mit dem Toneraustragkörper 3 ge bracht. Zwischen der Oberfläche des Toneraustragkörpers 3 und den Enden des Silikonkautschukblocks 20 sind keilartige Spalte oder Zwischenräume 21 vorhanden. Mittels einer Ein stellung auf zweckmäßige Werte dienen die keilartigen Spalte 21 zur Einstellung der Menge des nichtmagnetischen Einkompo nententoners, der dem Klemmabschnitt zwischen dem Toneraus tragkörper 3 und dem Dickenregelglied 18 zugeführt wird.

Wie in Fig. 2A und 2C dargestellt ist, sind auf den Außenum fangsabschnitten an beiden Enden des Toneraustragkörpers 3 wandartige flexible Bürsten 22, 22 auf solche Weise angeord net, daß sie sich zwischen dem Toneraustragkörper 3 und dem Gehäuse 10 befinden. Die Bürsten 22, 22 dienen dazu zu ver hindern, daß Tonerpartikel herausfallen, indem die Tonerpar tikel dahingehend angehalten werden, daß sie über den Rand des Toneraustragkörpers 3 in der axialen Richtung gelangen.

Als nächstes wird eine Betriebsweise der Entwicklervorrich tung beschrieben, bei der der erfindungsgemäße Toneraustrag körper 3 montiert ist.

Der von der Tonerspeicherkammer 11 zugeführte nichtmagneti sche Einkomponententoner wird in der Rührkammer 12 durch den Rührstab 16 in Bewegung versetzt und gerührt und dann in die den Toneraustragkörper aufnehmende Kammer 14 eingegeben, während er über die Barriere 13 gelangt. Der auf diese Weise der den Toneraustragkörper aufnehmenden Kammer 14 zugeführte nichtmagnetische Einkomponententoner wird dann von den keil artigen Zwischenräumen 21 zum Klemmabschnitt zugeführt, bei dem die Oberfläche des Toneraustragkörpers 3 sich in Klemm eingriff (in Druckkontakt) mit dem Dickenregelglied 18 befindet, wenn sich der Toneraustragkörper 3 dreht. Der von dem Klemmabschnitt zugeführte nichtmagnetische Einkomponen tentoner wird nicht nur dort durch Reibung aufgeladen und auf der Oberfläche des Toneraustragkörpers 3 durch elektro statische Kraft oder dergleichen adsorbiert, sondern auch durch das Dickenregelglied 18 in der Höhe ausgeglichen, das sich in Klemmung mit der Oberfläche des Toneraustragkörpers 3 befindet, so daß der Toner zu einer ebenen Schicht bzw. Lage ausgebildet wird. Zu dieser Zeit sind die Tonerpartikel bei diesen Spalten nicht geklumpt, da sich das Dickenregel glied 18 und die Oberfläche des Tonteraustragkörpers 3 wie oben beschrieben mit dem niedrigstmöglichen Druck in Klemm eingriff befinden. Es kann auch jegliche Fremdmaterie (Staub oder dergleichen), die in diesen Zwischenräumen aufgenommen wird, durch gekörntes Siliciumoxid (Si₂O₃) entfernt werden, das zur Bildung von Unregelmäßigkeiten mit einer Oberflä chenrauhigkeit Rz von etwa 2,5 bis 4,5 µm verwendet wird. Demzufolge wird die Oberfläche des Toneraustragkörpers 3 stets bereit zur Bildung einer stabilen und gleichmäßigen Tonerschicht darauf gehalten.

Entsprechend werden die Partikel des nichtmagnetischen Ein komponententoners, die gleichmäßig auf der Oberfläche des Toneraustragkörpers 3 haften, auf einem ein Bild bildenden Abschnitt auf der lichtempfindlichen Körperoberfläche 17 adsorbiert, während sie bei dem Abschnitt zugeführt werden, an dem der Toneraustragkörper 3 sich in Klemmeingriff mit der lichtempfindlichen Oberfläche 17 befindet.

Bei der oben beschriebenen Entwicklervorrichtung mit dem eingebauten Toneraustragkörper gemäß der Erfindung ist das Dickenregelglied 18 so angeordnet, daß es durch den Toner austragkörper 3 unter Vorspannung versetzt wird, während es auf der Rückseite den Druck des Toners aufnimmt. Somit kann der Abtrennkörper 19 aus einem weniger elastischen Material hergestellt werden. Dies gestattet es, den Kontaktdruck zwi schen der halbleitenden Harzschicht 5 des Toneraustragkör pers 3 und dem Dickenregelglied 18 auf einen kleinen Wert einzustellen, was zur Herabsetzung des Verschleißes sowohl des Dickenregelgliedes 18 als auch der halbleitenden Harz schicht 5 beiträgt. Daher können das Dickenregelglied 18 und der Toneraustragkörper 3 größere Lebensdauern erreichen. Da die Dicke der halbleitenden Außenschicht 5 auf der Oberflä che des Toneraustragkörpers 3 auf 110 µm oder höher einge stellt wird, besteht außerdem keine Wahrscheinlichkeit da für, daß die elektrisch leitende Zylinderhülse gegenüber dem Toneraustragkörper 3 ausgesetzt wird, selbst wenn die Ober fläche des Toneraustragkörpers 3, d. h. die halbleitende Außenschicht 5, Abrieb oder bis zu einem gewissen Ausmaß eine Beschädigung erfahren hat. Dies gestattet es, daß stets eine stabile und gleichmäßige Tonerschicht gebildet wird, und es wird verhindert, daß zwischen den Oberflächen des Austragkörpers und des lichtempfindlichen Körpers eine Ent ladung auftritt. Ein von den Erfindern hergestelltes Muster teil, dessen halbleitende Außenschicht 5 eine Dicke von 60 µ besaß, zeigte dieselbe Wirkung wie ein Teil mit einer Schicht 5 mit einer Dicke von 110 µm. Diese Tatsache veran laßte die Erfinder zu der Annahme, daß eine Dicke der halb leitenden Außenschicht 5 von 60 µm oder größer kein Problem in bezug auf Verschleiß oder Beschädigung bietet.

Während obenstehend eine Entwicklervorrichtung mit dem To neraustragkörper und das Herstellungsverfahren für den To neraustragkörper anhand von Ausführungsbeispielen der Erfin dung im einzelnen beschrieben worden sind, ist die Verwen dung der Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele be schränkt. Es können verschiedene konstruktive Abwandlungen im Rahmen des Schutzumfangs der Ansprüche ausgeführt werden.

Beispielsweise kann die auf der Oberfläche der Zylinderhülse 4 gebildete Halbleiterharzschicht 5 aus einem Beschichtungs material hergestellt werden, das die in der untenstehenden Tabelle aufgeführten Bestandteile aufweist.


Gew.-%
Elektrisch leitendes Carbon Black (Ruß)	3,5
Feine Partikel (siliciumhaltiger Füllstoff/Streckmittelpigment)	16,0
Polyesterharz	21,7
Melaminharz	7,2
Epoxidharz	7,0
Xylol (aromatischen Kohlenwasserstoff enthaltendes Lösungsmittel)	15,0
MIBK (Keton enthaltendes Lösungsmittel)	17,0
Butanol (alkoholisches Lösungsmittel)	5,0
Butyl-Cellosolve	3,2
Additiv (Öl zum Dispergieren des Pigmentes)	0,1

Das Beschichtungsmaterial kann mit verschieden anderen Ge wichtsprozentsätzen als im angegebenen Beispiel zusammenge setzt sein. Es können auch andere Bestandteile als die obigen Bestandteile verwendet werden. Des weiteren kann der Toneraustragkörper 3 bei verschiedenen anderen Entwickler vorrichtungen verwendet werden, bei denen Tonerpartikel nicht bewegt werden. Bei einigen Entwicklervorrichtungen kann lediglich die Gleichstromvorspannungsversorgung an die elektrisch leitende Innenschicht 4 angeschlossen sein, um das Oberflächenpotential der halbleitenden Außenschicht 5 zu steuern. Wenn noch ein siliciumhaltiges Füllstoffpigment in ein Beschichtungsmaterial für die halbleitende Harzschicht gemischt werden soll, um gleichmäßige Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche des Toneraustragkörpers zu bilden, kann wei ter das Kristallsiliciumoxid ausgewählt werden, dessen Durchmesser statt etwa 2,5 µm 1,0 µm oder größer ist. Die Oberflächenrauhigkeit Rz des Toneraustragkörpers ist nicht auf den Bereich von etwa 2,5 bis 4,5 µm begrenzt, sondern kann jeden beliebigen Wert haben, solang der Rauhigkeitswert Rz im Bereich von etwa 1,0 bis 10,0 µm oder größer liegt, um eine zufriedenstellende Wirkung zu erzielen. Der Toneraus tragkörper gemäß der Erfindung kann auf Entwicklervorrich tungen angewendet werden, bei denen nicht der nichtmagneti sche Einkomponententoner, sondern andere Toner verwendet werden.

Wenn das Dickenregelglied so angeordnet ist, daß es nicht in Kontakt mit dem Toneraustragkörper tritt, wird der Toner bei Verwendung eines von dem nichtmagnetischen Einkomponenten toner verschiedenen Toners durch Bewegung durch den Spalt zwischen dem Dickenregelglied und dem Toneraustragkörper durch Reibungselektrizität aufgeladen, wodurch die gleichmä ßige Tonerschicht auf dem Toneraustragkörper gebildet wird.

Der bei der erfindungsgemäßen Entwicklervorrichtung verwen dete Toneraustragkörper umfaßt eine elektrisch leitende zylindrische Metallhülse und eine um die Außenumfangsfläche der Zylinderhülse gebildete halbleitende Außenschicht. Dem zufolge ist sein Aufbau einfach und er kann leicht herge stellt werden. Die erzeugte halbleitende Außenschicht weist eine glatte Oberfläche auf und zeigt lediglich eine geringe Änderung im Volumenwiderstand. Mit den gleichmäßigen Unre gelmäßigkeiten auf der Außenfläche kann der erfindungsgemäße Toneraustragkörper mittels der vorstehenden Abschnitte der Unregelmäßigkeiten beliebige Fremdmaterie entfernen, die in den Zwischenräumen zwischen dem Toneraustragkörper und dem in Klemmeingriff mit dem Toneraustragkörper befindlichen Dickenregelglied eingefangen ist. Daher ist die Oberfläche des Toneraustragkörpers stets zur Bildung einer stabilen und gleichmäßigen Tonerschicht bereit. Da die auf der Oberfläche des Toneraustragkörpers gebildeten Unregelmäßigkeiten zur Vergrößerung der Tonerhafteigenschaft dienen, kann der er findungsgemäße Toneraustragkörper bei Entwicklervorrich tungen eingesetzt werden, bei denen nichtmagnetische Einkomponententoner mit geringem Haftvermögen bezüglich der Oberfläche des Toneraustragkörpers verwendet werden. Da bei dem erfindungsgemäßen Toneraustragkörper eine zylinderförmig ausgebildete, elektrisch leitende Metallhülse verwendet wird, deren Steifigkeit größer als die Steifigkeit einer aus einem Harzmaterial hergestellten herkömmlichen Zylinderhülse ist, kann ihre Dicke ohne Vergrößerung der Biegefähigkeit herabgesetzt werden. Wenn daher der erfindungsgemäße Toner austragkörper bei einer mit einem magnetischen Einkomponen tentoner arbeitenden Entwicklervorrichtung eingesetzt wird, kann der Abstand zwischen der Oberfläche des Toneraustrag körpers und einer im Inneren der Zylinderhülse angeordneten Magnetwalze herabgesetzt werden, was es gestattet, die Magnetkraft der Oberfläche des Toneraustragkörpers selbst dann zu vergrößern, wenn die Magnetkraft der Magnetwalze klein ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Toneraus tragkörpers gestattet eine einfache Herstellung des Toner austragkörpers. Da der mittels eines solchen Verfahrens her gestellte Toneraustragkörper die feinen Partikel aufweist, die zur Bildung der gleichmäßigen Unregelmäßigkeiten der im Inneren der halbleitenden Außenschicht vorhandenen Oberflä che verwendet werden, überdauern die Unregelmäßigkeiten die halbleitende Außenschicht selbst dann, wenn die halbleitende Außenschicht abgenutzt ist. Mit anderen Worten, die halblei tende Außenschicht verliert selbst bei Verschleiß die auf ihrer Oberfläche gebildeten gleichmäßigen Unregelmäßigkeiten nicht.

Die Erfindung läßt sich wie folgt zusammenfassen. Die Erfin dung findet Anwendung bei einer Entwicklervorrichtung mit einem zylinderförmigen Toneraustragkörper. Der zylindrische Toneraustragkörper umfaßt eine zylindrische elektrisch leitende Innenschicht und eine zylindrische halbleitende Außenschicht. Das Oberflächenpotential an der halbleitenden Außenschicht wird durch mit der elektrisch leitenden Innen schicht verbundene Spannungsversorgungen gesteuert, so daß die durch Reibung aufgeladenen Partikel eines Einkomponen tentoners an der Oberfläche der halbleitenden Außenschicht haften können. Bei einer solchen den so aufgebauten Toner austragkörper aufweisenden Entwicklervorrichtung ist die elektrisch leitende Innenschicht aus einer aus einem elek trisch leitenden Metallmaterial hergestellten Zylinderhülse gebildet, und die halbleitende Außenschicht ist aus einer auf der Außenumfangsfläche der Zylinderhülse aufgetragenen halbleitenden Harzschicht gebildet und weist außerdem gleichmäßige Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche auf.

Claims

1. Entwicklervorrichtung mit einem zylindrischen Toneraus tragkörper, der eine zylindrische elektrisch leitende Innen schicht und eine äußere Harzschicht umfaßt, wobei das Ober flächenpotential an der äußeren Harzschicht durch mit der elektrisch leitenden Innenschicht verbundene Spannungsver sorgungen gesteuert wird derart, daß durch Reibung auf geladene Partikel eines Einkomponententoners an der Oberflä che der äußeren Harzschicht haften können, dadurch ge kennzeichnet, daß die elektrisch leitende Innenschicht (4) aus einer aus einem elektrisch leitenden Metallmaterial hergestellten Zylinderhülsen gebildet ist und die äußere Harzschicht (5) aus einer auf die Außenumfangs fläche der Zylinderhülse aufgetragenen halbleitenden Harz schicht gebildet ist und außerdem auf deren Oberfläche gleichmäßige Unregelmäßigkeiten aufweist.

2. Entwicklervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Oberfläche der äußeren Harzschicht (5) gleichmäßige Unregelmäßigkeiten und eine Oberflächenrauhigkeit von 2,5 µm bis 4,5 µm aufweist.

3. Entwicklervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die halbleitende Harz schicht aus einem feine Partikel enthaltenden Material her gestellt ist.

4. Entwicklervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die feinen Partikel ein sili ciumhaltiges Füllstoffpigment sind.

5. Verfahren zur Herstellung eines zylindrischen Toneraus tragkörpers, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der zylindrische Toneraustragkörper eine elektrisch leitende Innenschicht und eine äußere Harzschicht aufweist, wobei die elektrisch leitende Innenschicht aus einer aus einem elektrisch leitenden Metallmaterial hergestellten Zylinderhülse und die äußere Harzschicht aus einem auf der Außenumfangsfläche der Zylinderhülse gebildeten halbleiten den Harzschicht hergestellt ist und das Oberflächenpotential der halbleitenden Außenschicht durch mit der elektrisch lei tenden Innenschicht verbundene Spannungsversorgungen gesteu ert wird, so daß Partikel eines durch Reibung aufgeladenen Einkomponententoners an der Oberfläche der halbleitenden Außenschicht haften können, dadurch gekennzeichnet, daß

- ein Beschichtungsmaterial auf die Außenumfangsfläche der aus einem elektrisch leitenden Metallmaterial herge stellten Zylinderhülse aufgebracht wird, wobei das Beschichtungsmaterial durch Dispersion feiner Partikel in ein Lösungsmittel hergestellt worden ist, wobei das Lösungsmittel solcherart ist, daß es bei einem vorbe stimmten Zustand ausgehärtet wird und bewirkt, daß die feinen Partikel beim Aushärten gleichmäßige Unregelmä ßigkeiten auf der Oberfläche bilden, und
- das Beschichtungsmaterial anschließend ausgehärtet wird, um hierdurch über der Außenumfangsfläche der Zylinder hülse eine halbleitende Harzschicht zu bilden.